Раскрытие мифа о внешнем воздухе на горение

Многие каминные топки и печи поставляются на наш рынок с специальным патрубком для подачи воздуха извне на горение. Отверстие диаметром 100-150 мм на внешней стене соединяется воздуховодом с патрубком камина или печи. Иногда воздух просто подводится поближе к камину.

Существует примерно три теории, объясняющие необходимость подводки воздуха извне:

1. 1. 1. Первая – подать дополнительный воздух, взамен высасываемого камином или печью, исходя из идеи, что дома герметичны, а камин высосет весь воздух.
      2. Вторая —  чтобы снизить риск задымления помещения при розжиге камина или печи, пока тяга не увеличится.
      3. Третья — экономия энергии за счёт использования внешнего воздуха, что бы «тепло из дома в трубу не улетало».

Но неважно, какую теорию вы выбираете — ни одна из трех не выдерживает реальной проверки.

Самым надёжным местом, откуда можно брать воздух для горения, является помещение, дом, в котором установлен прибор.

Забудьте о подаче внешнего воздуха в топку на горение, как способе заставить дровяные камины и печи работать лучше или быть более эффективными.

Если вам предписывают подсоединять наружный воздух для горения, имейте в виду, что он не будет надежно улучшать работу вашего устройства или приводить к повышению эффективности системы.

Предполагаемые преимущества подсоединения наружного воздуха извне на горение не подтверждаются результатами исследований.

Миф о подаче наружного воздуха существует довольно давно, первоначально, как стандарты безопасности для бытовок, поскольку они небольшие и расход воздуха из помещения на горение был нежелателен. Хотя бытовки не были такими уж герметичными, подсоединение воздуха извне не вызывало особых проблем, поэтому предполагалось, что это действительно работает.

Когда начали ставить камины и печи в достаточно герметичных домах, стали возникать проблемы при розжиге и эксплуатации, обратная тяга. Быстренько вспомнили идею о подаче наружного воздуха, как это было сделано в бытовках. В Европе и Америке, во многих странах этот пункт был предписан законодательно, хотя реальных исследований, чтобы выяснить, как это работает, не было.

Предполагаемые преимущества наружного воздуха не подтверждаются результатами исследований. Спустя время многочисленные исследования показали, что подача воздуха извне не является простым или эффективным средством борьбы с задымлением и обратной тягой, а в некоторых случаях может создавать опасность пожара. 

Использовались две формы подачи наружного воздуха:

1. 1. 1. Пассивный тип — подача воздуха непосредственно в помещение для компенсации потери давления.
      2. Подача воздуха напрямую в топку.

Подача воздуха непосредственно в помещение, для компенсации потери давления.

Подача воздуха извне — это не что иное, как отверстие в стене. 

Ветровые эффекты могут как нагнетать воздух в дом, так и высасывать его из дома в зависимости от местоположения отверстия относительно направления ветра. А ветер у нас не всегда дует только с одной стороны и с одинаковой силой.

Пассивный тип подачи воздуха — это тот, который не подключен непосредственно к камере сгорания камина или печи. Поскольку он подключен только к помещению, а не к устройству, втекает воздух в дом только тогда, когда внутреннее давление ниже давления снаружи, поскольку воздух поступает только в зону с пониженным давлением.  Ветер вокруг дома влияет не только на объём потока воздуха, но и на направление этого потока через воздухозаборник. Если пассивный вход находится на наветренной стороне здания — давление ветра, вероятно, нагнетает воздух в здание. Если вход находится с подветренной стороны — зона отрицательного давления, создаваемая ветром, будет высасывать воздух из дома, вплоть до возникновения обратной тяги в дымоходе.

Многие заблуждаются, полагая, что дыра в стене обеспечит воздух для горения. Фактически, дыра в стене подаёт воздух только в ответ на разность давлений. В холодную погоду, когда разность температур создает перепад давления из-за стек эффекта (эффект тяги) — если отверстие подачи наружного воздуха находится ниже плоскости нейтрального давления дома, воздух будет втекать в дом. Если вход расположен над плоскостью нейтрального давления дома, воздух будет вытекать.

Полезно помнить ключевой физический принцип: 
ВОЗДУХ ДВИЖЕТСЯ В ЗОНУ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ через любое доступное отверстие.

Реальная проблема с пассивной подачей воздуха в дом заключается в том, что она не обеспечивает стабильное поступление воздуха на горение и не обеспечивает стабильную тягу.

В благоприятных условиях приток воздуха извне может создать фон повышенного давления в помещении и соответственно обеспечить хорошую тягу. Вот почему некоторые специалисты по каминам и печам говорят об улучшении работы прибора после установки подачи воздуха. Однако доказано, что воздух утекает из помещения, если выход отверстия из дома оказывается в зоне пониженного давления в связи с ветровыми эффектами.

Правило, которое работает только иногда и которое может сделать проблему хуже, не является правилом. Подача воздуха извне в помещение — это не что иное, как неконтролируемое вентиляционное отверстие дома. Нет никакой гарантии стабильной тяги. 

Подача уличного воздуха непосредственно в топку печи или камина, воспринялась на ура. Считалось что воздух, напрямую подаваемый в топку, изолирует устройство сгорания от колебаний давления в помещении. Тем не менее, два основных вывода исследований в этом направлении служат предупреждением против широкого использования подачи воздуха для горения, непосредственно в топку.

1. Легко может произойти утечка дыма, даже если у прибора плотно закрыта дверца. Вытяжной вентилятор типа кухонной вытяжки или принудительной вытяжной вентиляции может понизить давление в помещении настолько, что пересилит тягу в дымовой трубе и дымовые газы будут идти в дом из любого отверстия — например, зазоры в прокладках и стыки между секциями дымохода. Поскольку воздух всегда движется в зону с более низким давлением, плотно закрытая топка и герметичный дымоход будут давать меньше дыма в помещение, но он все равно будет течь. Идеальная герметизация является лишь целью, поскольку ее трудно достичь во время строительства или установки и, самое главное, она не будет постоянной.

2. Прямая подача воздуха извне может привести к обратному направлению потока, если погода и ветровой подпор создают эффект разряжения, превышающего тягу дымохода (иллюстрация ниже). Горячий дым проникает в воздуховод, что создаёт потенциальную опасность пожара. Влияние давления ветра на здания может быть гораздо более мощным, чем давление, создаваемое тягой дымохода. Вытяжка дымохода колеблется от нуля до примерно 50 Па в обычных жилых помещениях, в то время как воздействие сильного ветра может оказывать давление на дома до 100 Па.

То, что в неблагоприятных условиях понижения давления и сильных порывов ветра может резко возникнуть обратная тяга, многим известно. При осмотре систем с подключением к внешнему воздуху на горение обратите внимание на сажу или окрашивание внутри воздуховода. Если есть какие-либо доказательства разворота, отсоедините воздуховод и вставьте вход для воздуха свободным.

Есть предположение, что подача воздуха извне на горение устраняет воздействие на другое оборудование в здании — например, газовый котёл. Однако следует учитывать, что в современных топках, если дверца топки закрыта и работает в номинальном режиме, потребление воздуха составляет 20-50 м куб.  в час. Поскольку расход воздуха в дровяной топке настолько низок, риск возникновения обратной тяги и задымления перевешивает любое преимущество, получаемое за счет подачи воздуха извне.

Открытый камин, напротив, потребляет такой большой объем воздуха, что может повлиять на работу, например, обычного газового котла. Но нет простого способа обеспечить большой объем воздуха, используемого камином, если не открыть окно.

Топка, работающая на естественной тяге, нуждается в надежной и неограниченной подаче воздуха для горения. Поскольку подводка наружного воздуха в помещение не эффективна, а подсоединение воздуха непосредственно для горения в топку ненадежно и потенциально опасно, необходимо учитывать другие варианты. Наиболее очевидной альтернативой является использование воздуха для горения из самого здания.

Дровяные топки потребляют воздух на горение в соответствии с тем, с какой силой поднимаются в трубе дымовые газы, которая создаётся теплом сгорающих дров.   Если давление в помещении будет понижаться, горение может быть вялое, с дымком, вплоть до обратного выхлопа.

Преимущество использования воздуха для горения непосредственно из помещения, в котором установлена ​​печь или камин, заключается в том, что оболочка здания смягчает воздействие ветра на подачу воздуха за счет снижения колебаний давления, вызванного ветром. Давление внутри дома будет зависеть от ветра лишь в некоторой степени, но сопротивление потоку, предлагаемое оболочкой-домом, удаляет пики и провалы давления, вызванные порывами ветра.

Ещё говорят, что подача воздуха извне сэкономит энергию, потому что топка не будет использовать воздух в помещении. Теперь давайте посчитаем. Средний расход воздуха современного дровяного камина с закрытой топкой находится в диапазоне 20-50 м. куб в час. Нормальная вентиляция жилого помещения должна составлять 3 м. куб./час на 1 м.кв. То есть небольшому дому в 100 кв.м. требуется вентиляция 300 м.куб/час!

Обратите внимание, что это минимальный воздухообмен для здорового образа жизни, и что большинство домов старше 20 лет имеют естественные показатели утечки воздуха значительно больше. В результате потребление воздуха дровяным камином с закрытой топкой является крошечной частью общей системы вентиляции.

Основным недостатком забора воздуха изнутри дома является то, что на окружающую среду под давлением могут отрицательно повлиять выхлопные газы с питанием. Однако снижение давления, вызванное потоками выхлопных газов, является предсказуемым и управляемым, в отличие от более случайного и непредсказуемого воздействия ветра на подачу наружного воздуха. Наихудшее давление воздуха в помещении может быть измерено с помощью процедуры испытания давления в помещении и может контролироваться либо ограничением расхода выхлопных газов, либо установкой системы подпитки воздуха с питанием.

Поэтому, как правило, дровяные печи и камины, которые вентилируются естественной тягой дымохода, должны забирать воздух для горения из помещения, в котором они расположены. При необходимости давление воздуха в помещении следует регулировать, чтобы свести к минимуму разгерметизацию.

Перевод с английского. JG (оригинал статьи)

Отчет о единственном всестороннем исследовании поведения подачи наружного воздуха для дровяных каминов с естественной тягой (формат PDF).

Литература и ресурсы:

https://www.woodheat.org/outdoor-air-supplies.html

https://www.woodheat.org/outdoor-air-in-the-canadian-installation-code.html